行業：鋁型材擠壓

    挑戰：結構復雜，難于擠壓

    Altair 解決方案：利用 Altair HyperXtrude 擠 壓仿真軟件對實際型材模 具進行虛擬試模，并與實際 結果進行對比。實際使用經 驗表明使用 HyperXtrude 接合實際經驗，可以有效減 少試模次數，降低成本。

    優點：減少試模次數 ; 降低生產成本

    背景介紹 

    近年來，隨著我國鋁加工技術的發展，鋁型材的應用越來越廣泛，但工業鋁型 材具有斷面結構復雜，難于擠壓等特點，因此合理設計鋁型材擠壓模具是大型鋁型 材的關鍵。叢林集團在使用 HyperXtrude 模擬分析軟件的過程中，經過不斷探索， 將設計人員的設計理念、經驗與有限元模擬分析軟件 HyperXtrude 有機結合起來， 最大限度的減少了試模次數，降低了成本。    

    挑戰 

    一般來說，一套好的擠壓模具，在擠壓條件已經基本確定的情況下，主要滿足 兩方面的要求：一是金屬流出?？跁r的速度均勻控制在一定的范圍內，二是模具強 度（這里主要分析模具變形、失效）應符合要求。金屬流出模口時的速度應在一定 的范圍內是為了保證擠出型材不出現扭擰、波浪、彎曲和供料不足等現象；模具強 度應符合要求主要是為了減少模具彈性變形、預防模具塑性變形導致模具報廢。彈 性變形導致擠出型材產生“偏壁現象”，對一些難以避免的“偏壁現象”，在設計時 經常加入：“預變形量”。 

    圖 1 所示為一實際型材截面圖。此鋁型材結構較為特殊，考慮到模具強度，決 定采用三模芯假分流。難點是模芯一旦內外受力不均，容易偏心。如何設計模具保 證型材成型是面臨的挑戰。     

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    “ HyperXtrude 軟件的模擬結果與實際試模結果的接近程度很高，基本能夠反 映出設計問題及缺陷。模擬結果對于模具設計具有非常重要指導意義，可以作 為模具設計的強有力工具。”  

                                                                                                         叢林集團有限公司 林祖湧 孫明智 于艷玲                                                                                                                

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    解決方案

    叢林集團對幾種工業鋁型材（包括車體型材）的實際試模結果與基于HyperXtrude軟件模擬結果的分析對比，從金屬流出?？跁r的速度和是模具彈性變形兩個方面進行了比較。圖2為根據三維設計建立的擠壓仿真分析模型。

    從仿真分析結果來分析，總體上模芯內外受力較為均衡、變形很小，但金屬流出?？跁r的速度相差較大，容易引起型材變形。

    HyperXtrude在模具強度校核時反應出來的數據在不同類別模具所表現出來的關注點是不一樣的。尤其是大型模具的強度校核，叢林集團對以往失效模具做過多次試驗發現大型模具的強度校核是非常必要的。通過強度校核能夠事先發現模具強度的薄弱之處，并及時修正可以避免造成不必要的廢模，所以利用AltairHyperXtrude查看型材Z方向的流度，并且查看模具強度以及模具X、Y方向的速度云圖。X、Y方向的變形過大會導致模具中強度比較薄弱的地 方失效而導致模具報廢。這個是觀察Z方向速度表現不出來的，而這個對模具的壽命影響是非常大的。通過仿真計 算最終確定的修模方案：縮短中間部分工作帶長度，擴大中間部分二層焊合室尺寸，減少兩端部分二層焊合室尺寸，修模方案如圖9所示。

  

    結論 

    以上實例表明，只要三維建模準確，給定擠壓工藝參數和實際試模時的參數吻合，AltairHyperXtrude軟件的模擬結果與實際試模結果的接近程度很高，基本能夠反映出設計問題及缺陷。模具強度校核的應用可以有效保證大型模具的設計安全性。通過模擬擠壓可以減少試模次數，校核大型模具的強度，對模具的安全性預測具有明顯效果。模擬結果對于模具設計具有非常重要指導意義，可以作為模具設計的強有力工具。  

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